本发明的领域是专注于平滑、磨光和抛光金属表面的产业领域，并且应用于例如牙科学、医药、激光烧结、汽车和航空等领域。
发明目的
本发明的目的涉及用于平滑和抛光钛(ti)和其它金属表面的方法，其特点在于利用含有作为电解质的盐酸的干式电解质的离子传输的使用，并且还涉及含有盐酸以便实施该方法的所述干式电解质。使用所述系统具有明显的优点和特性，这意味着与现有技术相比具有显著的新颖性。
背景技术：
钛(ti)和衍生合金是具有低重量和良好耐腐蚀性的材料。因此，它在许多应用(例如化学物、医学植入物、汽车和航空产业中的部件等)中满足关键功能。目前，对抛光的钛表面的需求正日益增长。
另外，在选择性激光烧结和通过激光进行的选择性熔合(通常称为金属上的3d打印)方面存在日益增长的市场。这些是能够使用不同种类的材料来生产复杂形式的增材制造技术。将这些过程与钛和其它金属一起使用得到非常粗糙的表面。这在许多应用领域是严重的缺点，因为粗糙表面增加了摩擦度和腐蚀性、促进了细菌和真菌的定殖、并掩盖了应力缺陷和断裂。因此，需要高效且有益的方法来抛光复杂形状。
通过机械研磨的抛光技术并不适于复杂形状。另外，这些方法往往提取出大量金属、在金属表面上产生夹杂物和污染物、以及产生圆边和过于尖锐的顶点。
目前的电解抛光技术使得至多减小50％的初始粗糙度。这意味着具有高初始粗糙度的零件必须预先用其他抛光方法进行处理以实现可接受的结果，这增加了总体时间和成本。
大面积的光束照射能够抛光钛，以生成具有低粗糙度的表面。然而，这是非常复杂的处理技术，并且具有很高的关联成本。
本发明的申请人也是专利es2604830a1的所有者，该专利涉及“通过借助于自由固体的离子传输来平滑和抛光金属的方法(...)”。能够执行离子传输的所述自由固体由一组多孔颗粒和导电液体电解质组成，所述多孔颗粒保持一定量的液体，所述导电液体电解质必须保持在颗粒中，并且优选地为1％至10％范围内的含水氟化氢。然而，这种电解质在例如钛的许多金属中并不能提供令人满意的结果。
本发明的目的是使用基于hcl的干式电解质通过离子传输来平滑和抛光钛和其它金属的方法。
技术实现要素：
使用干式电解质中的盐酸通过离子传输来抛光金属表面是金属抛光领域的创新点，其具有下文说明的优点和特性。
干式电解质包括一组多孔颗粒，该多孔颗粒具有保持给定量液体以及保持在颗粒中的给定量的导电液体的能力。
本发明具体涉及干式电解质，所述干式电解质包括多孔颗粒，所述多孔颗粒具有保持给定量液体的和保持含有盐酸的给定量的导电液体的能力。
所述颗粒可以是任何材料，例如聚合物或陶瓷，所述材料具有保持给定量液体的能力并且化学上耐盐酸。优选地，颗粒基于聚合物材料。已经证明，基于磺化聚合物(这意味着该聚合物具有链接的活性磺酸基团)的多孔颗粒提供了良好的结果。优选地，多孔颗粒的磺化聚合物基于苯乙烯(styrene)和二乙烯基苯共聚物(divinylbenzenecopolymer)。
所述颗粒的尺寸和形状可以根据所涉及的粗糙度来选择。具体地，多孔颗粒可以是离子交换树脂的球体，例如，但不限于，安伯来特(amberlite)252rfh，其离子交换容量为1.7eql-1，密度为1.24gml-1，直径尺寸的范围为从0.6mm至0.8mm，保水容量的范围为从52％至158％。
本发明的主要特性是导电液体含有hcl。在其它参数中，干式电解质中的hcl的浓度取决于要抛光的金属或合金、整个表面和形状。在所有可能的溶剂中，水是优选的溶剂。电解抛光过程可以使用含有导电液体的干式电解质进行，该导电液体(当考虑树脂中的全部溶剂量时)与hcl水溶液的当量在1％至38％的区间内。高于38％的浓度将引起腐蚀性氯化氢气体的流出，这将使得必须在密封的加压系统中工作。在3％至20％、优选5％至15％的区间内获得最佳结果。接近15％的浓度获得了适合于大表面积的快速处理速度。接近5％性能的较低浓度对于较小的表面积和更复杂的形状是最佳的。
电解抛光系统中的常见问题是在金属表面形成的钝化层会阻碍该过程。在钛的情况下，这个问题是极端的，钛形成不导电且不易传输的tio2的均匀层。
实验证明，在非明显的形式中，盐酸有利于金属离子从表面向颗粒的传输。盐酸具有几种作用。它是强酸，这意味着它向溶液提供质子或水合氢离子(h+h3o+)。这些离子在水中具有较高的离子迁移率，这增加了电导率，加速了过程。另一方面，它向介质提供氯阴离子cl-。在该阴离子的存在下，钛氧化不仅生成氧化钛，而且生成一部分氯化钛。
ti0+2h2o→tio2+4h++4e-
ti0+4cl-→ticl4+4e-
氯化钛的形成使形成在表面上的钝化层不稳定，因此使其易于被除去，这不是明显的。另外，氯阴离子具有与金属的相对高的络合容量(complexationcapacity)，这有利于金属离子从表面向颗粒的传输。
使用盐酸溶液进行电解抛光可能是麻烦的，这是因为其对健康是危险的并且引起电气设备的腐蚀的氯化氢气体的流出。另外，金属零件在盐酸中的长时间浸渍可能在表面上产生侵蚀，并且可能对整平过程具有破坏性影响。
因此，当盐酸是干燥的干式电解质的一部分时，其作用是令人感兴趣的。由于hcl被限制在颗粒中，因此hcl的作用将集中在表面粗糙度的峰值上，由此在需要的地方具有更强的作用。另外，颗粒相对于金属零件的相对移动使得颗粒-金属接触时间相对较短，这有利于表面上的局部作用。甚至，盐酸被限制在颗粒内的事实减少了氯化氢气体的流出。
总之，可以使用含有hcl的干式电解质来抛光金属表面，甚至当金属形成稳定的钝化层时。为此，可以在大范围的金属中使用含有hcl的干式电解质，然而，特别指出的是针对形成这些钝化层的金属，例如钛。
因此，使用含有盐酸的干式电解质允许以快速且有利的方式来电解抛光钛和其它金属的表面。
此外，本发明的一个目的是含有盐酸的干式电解质。
具体实施方式
这些是示例的一些情况，而不是限制目的。
示例1
使用由安伯来特252rfh制成的干式电解质作为导电液体来抛光钛表面，该干式电解质包含水中7％的hcl。在环行循环中在干式电解质内部移动具有8cm2表面的钛零件，并使干式电解质的容器振动。使用钛上的铱网作为反向电极，将18v、20μs正、20μs负和10μs至0v的电流施加到钛零件上。10分钟后，表面获得了惊人的特性。
示例2
使用包含水中14％的hcl的干式电解质(安伯来特252rfh)作为导电液体来抛光。在环行循环中在干式电解质内部移动55cm2的钛零件，并使干式电解质的容器振动。使用钛上的铱网作为反向电极，将40v、20μs正、20μs负和10μs至0v的电流施加到钛零件上。30分钟后，表面获得了惊人的特性。